已知矩形ABCD所在平面外一点P,PA⊥平面ABCD,E、F分别是 AB、PC的中点.
(1) 求证:EF∥平面PAD;
(2) 求证:EF⊥CD;
(3) 若∠PDA=45°,求EF与平面ABCD所成的角的大小.
(1)见解析 (2) 见解析(3)略
【解析】本题考查的知识点是二面角的平面角及求法,直线与平面平行的判定,直线与平面垂直的性质,其中(1),(2)的关键是熟练掌握空间中直线与平面平行、垂直的判定定理及性质定理,(3)线面角的求解.
(1)取PO中点H,连FH,AH,由三角形中位线定理,及E为AB中点,可得AEFH为平行四边形,从而EF∥AH,再由线面平行的判定定理得到EF∥平面PAD;
(2)由已知中矩形ABCD所在平面外一点P,PA⊥平面ABCD,我们可得PA⊥CD,CD⊥AD,由线面垂直的判定定理可得CD⊥平面PAD,进而根据线面垂直的性质可得CD⊥AH,结合AH∥EF得到EF⊥CD;
(3)结合(2)中CD⊥平面PAD,我们由线面垂直的第二判定定理可得BA⊥平面PAD,则∠HAD即为二面角F-AB-C的平面角,解三角形HAD即可得到二面角F-AB-C的度数.
解:(1)证明:取PD中点H,连FH,AH
则FH平行且等于CD,又CD平行且等于AB,E为AB中点,∴FH平行且等于AE
∴AEFH为平行四边形,从而EF∥AH,
又EF⊄平面PAD,AH⊂平面PAD,所以EF∥平面PAD
(2)证明:∵PA⊥平面ABCD,
∴PA⊥CD,又CD⊥AD
∴CD⊥平面PAD,又AH⊂平面PAD,∴CD⊥AH,而AH∥EF,∴CD⊥EF.
(3)由∠PDA=45°,求EF与平面ABCD所成的角的大小可以解得。
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